Question

6．马同学在深圳科技小发明比赛中设计了一个可以用弹簧测力计来测量液体密度的装置．原理如图甲所示：在弹簧测力计下悬挂一圆柱体，当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降．直到与烧杯底接触为止，然后以此数据为准测量其他液体的密度．

（1）圆柱体的重力G=6N．
（2）圆柱体浸没在水中后所受浮力F_W=5N；
（3）比较（b）、（c）两图可得：浸在同一液体中的物体受到浮力的大小跟物体排开液体的体积有关．
（4）马同学完成如图甲所示的实验后，把水换成另一种液体重复上述实验，根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的示数F与物体下降高度h的F-h图象．那么物体浸没在这种液体中受到的浮力　F_浮′=4N．另一种液体的密度ρ_液=0.8×10³kg/m³．

Answer 1

分析 由图甲、图乙分析可得重力、浸没后的浮力，由控制变量法浸在同一液体中的物体受到浮力的大小跟体积的关系；完全浸没在不同液体中的同一物体，所受的浮力与液体的密度成正比．

解答 解：（1）由图甲（a）可知，根据二力平衡，圆柱体的重力，G=F=6N；
（2）由图甲，利用称重法，圆柱体浸没在水中后所受浮力F_W=G-F=6N-1N=5N；
（3）比较（b）、（c）两图可得，物体随着排开液体体积的增大，F值减小，浸在同一液体中的物体受到浮力的大小跟物体排开液体的体积有关；
（4）由图乙可知，在这种液体中物体完全浸没时F_乙=2N，此时F_浮=G-F_乙=6N-2N=4N，V排相同，
$\frac{{F}_{w}}{{F}_{浮}}$=$\frac{{ρ}_{水g{V}_{{排}_{\;}}}}{{ρ}_{液g{V}_{排}}}$；$\frac{5N}{4N}$=$\frac{{ρ}_{水}}{ρ液}$，ρ_液=$\frac{4}{5}$×ρ_水=0.8×10³kg/m³．
故答案为：（1）6；（2）5；（3）物体排开液体的体积；（4）4N、0.8×10³．

点评 此题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了影响浮力的因素及控制变量法的应用，同时考查了称重法求浮力公式的应用，在（4）中确定V_排相等是解决此题的关键．还可以求出V排以后，再利用阿基米德原理公式求液体密度．